CN102777535A - 一种质量减振器及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种质量减振器及其检测方法以实现简易、安全地衰减动力总成系统的振动与噪声的目的。该质量减振器直接安装在动力总成与车架之间，质量体在质量减振器空腔内通过弹簧，阻尼器与质量减振器空腔连接，通过质量体的振动及阻尼器的作用衰减动力总成系统的振动，且质量减振器空腔可约束除垂直方向以外的运动自由度，减振效果大大提高，为现有动力总成抗振性和耐久性提供了可行和彻底的解决方法；而且本发明还提出了一种质量减振器检测方法，通过对动力总成性能的计算、模拟，为质量减振器的检测提供了完整的解决方案。

Description

一种质量减振器及其检测方法

技术领域

本发明涉及动力总成技术领域，特别涉及一种质量减振器及其检测方法。

背景技术

动力总成作为汽车的主要激振源之一，其产生的振动与噪声一般通过两种途径传递至车内：一种途径是先通过动力总成悬置衰减地传递至车架，再通过车架传递至车身，并经过车内空腔的共振，形成驾驶员与乘客能感知到的振动与噪声；另一种途径是噪声通过空气直接传递至车内。

为了降低振动与噪声，根据这两种传递路径的分析，可以采取相应的减振降噪方案，即汽车结构设计的优化与相关部件的密封或吸声设计等，然而，在研发过程中，相较于子系统与零部件设计，动力总成的振动与噪声问题在整车集成时更为突出，此时再对动力总成结构或其悬置件进行改进与优化为时已晚，且需花费大量的人力、物力与财力，导致开发成本急剧增加。因此，仅仅依靠研发过程中改变动力总成自身性能，例如增加结构的刚度、阻尼和改变质量分布等，或者通过密封或吸声设计来实现动力总成系统的减振降噪仍不足够。

目前，有一种主动式质量减振器可以在整车集成时安装，一定程度上弥补了上述缺陷，这种主动式质量减振器安装在车身或者车架上，包括芯体、质量体、基座、弹簧，参见图1。当该主动式质量减振器的芯体上的线圈接通交变电流时，能够在芯体和质量体之间或者在芯体和基座之间产生作用力，从而使得质量体相对于车身或副车架能够产生主动式振动以起到减振作用，但是这种主动式质量减振器仍然具有如下不足：

这种主动式质量减振器在基座与质量体之间为柔性连接，且没有约束其它方向上的自由度，因此会削弱减振效果；

此外，芯体需接通交变电流，而汽车上使用的均为直流电源，需通过逆变器等设备才能供给交变电流，增加了系统的复杂程度。

虽然这种质量减振器能实现“主动式振动”，但由于车载电子/电器系统均存在电磁干扰，影响磁铁的磁场分布，进而干扰其隔振效果，导致稳定性较差，并可能存在一定的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种质量减振器及其检测方法以实现简易、安全地衰减振动与噪声的目的。

本发明提供了一种质量减振器，该减振器包括：

质量减振器空腔，所述质量减振器空腔至少有2个平行的腔壁，且其中至少有2个平行的腔壁能够在垂直所述平行腔壁的方向运动；

质量体，所述质量体置于所述质量减振器空腔内，且所述质量体能够在垂直所述运动的平行腔壁的方向运动；

弹簧，所述弹簧至少为两个，分别安装在所述质量体相对的两侧，其中一端固定在所述运动的平行腔壁上，另一端固定在所述质量体朝向所述运动的平行腔壁的一端，且所述弹簧安装后与所述运动的平行腔壁垂直；

阻尼器，所述阻尼器至少为一个，安装在任意所述弹簧的同侧，所述阻尼器一端固定在所述运动的平行腔壁上，另一端固定在所述质量体朝向所述运动的平行腔壁的一端，且所述阻尼器安装后与所述运动的平行腔壁垂直。

本发明还提供了一种质量减振器检测方法，该方法包括：

预估质量减振器参数步骤、质量减振器第一检测步骤和质量减振器第二检测步骤；

预估质量减振器参数步骤包括：

计算动力总成各部件特性，得到其特征模态；

计算动力总成至车架和动力总成至车身的传递特性；

根据所述特征模态和所述传递特性，估算所述质量减振器的质量参数一；

所述质量减振器第一检测步骤包括：

模拟包括有质量减振器空腔、质量体、弹簧和阻尼器的质量减振器，得到所述质量减振器的质量参数二；

判断所述质量参数一与所述质量参数二是否匹配，若未匹配，则返回所述质量减振器不合格信息，若匹配，则进入所述质量减振器第二测试步骤；

所述质量减振器第二检测步骤包括：

模拟加装所述质量减振器后的动力总成，若加装所述质量减振器后的动力总成性能未满足减振要求，则返回所述质量减振器不合格信息。

优选地，在返回所述质量减振器不合格信息之后，还包括：

计算加装所述质量减振器后的动力总成各部件特性，得到其特征模态；

计算加装所述质量减振器后的动力总成至车架和加装所述质量减振器后的动力总成至车身的传递特性；

根据所述特征模态和所述传递特性，估算所述质量减振器待弥补的质量参数三，返回所述质量参数三。

可见本发明具有如下有益效果：

本发明提出一种质量减振器，将质量减振器直接安装在动力总成与车架之间，质量体在质量减振器空腔内通过弹簧，阻尼器与质量减振器空腔连接，通过质量体的振动及阻尼器的作用衰减动力总成系统的振动，且减振器空腔可约束除垂直方向以外的运动自由度，减振效果大大提高，为现有动力总成抗振性和耐久性提供了可行和彻底的解决方法；其次，本发明提出的质量减振器通过质量减振器空腔、弹簧、阻尼器和质量体四种元件即可实现动力总成系统的减振降噪，无需外部能量的输入，简易、安全；而且本发明还提出了一种质量减振器检测方法，通过对动力总成性能的计算、模拟，为质量减振器的检测提供了完整的解决方案。

附图说明

图1是目前一种主动式质量减振器的组成图例；

图2是本发明一种质量减振器在动力总成与车架之间的安装图例；

图3是本发明一种质量减振器的一个实施例；

图4是本发明一种质量减振器的又一实施例；

图5是本发明一种质量减振器检测方法步骤图例。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

本发明提供了一种质量减振器，安装在动力总成206与车架207之间，参见图2，包括：

质量减振器空腔201，所述质量减振器空腔201至少有2个平行的腔壁201.A与201.B，其中至少有2个平行的腔壁201.A与201.B能够在垂直所述平行腔壁的方向运动；

质量体202，所述质量体202置于所述质量减振器空腔201内，且所述质量体202能够在垂直所述运动的平行腔壁201.A与201.B的方向运动；

弹簧，所述弹簧至少为两个，弹簧203和弹簧204分别安装在所述质量体相对的两侧，其中一端固定在所述运动的平行腔壁上，另一端固定在所述质量体202朝向所述运动的平行腔壁的一端，且所述弹簧安装后与所述平行腔壁垂直；

阻尼器205，所述阻尼器至少为一个，安装在任意所述弹簧的同侧，所述阻尼器一端固定在所述运动的平行腔壁上，另一端固定在所述质量体朝向所述运动的平行腔壁的一端，且所述阻尼器安装后与所述运动的平行腔壁垂直。

可见，在本发明的质量减振器中，所述质量体202在质量减振器空腔201内通过弹簧203与弹簧204，阻尼器205与质量减振器空腔201连接，通过质量体202的振动及阻尼器205的作用衰减动力总成系统的振动，且减振器空腔201可约束除垂直方向以外的运动自由度，减振效果大大提高。

其中，所述质量减振器空腔201至少有2个平行的腔壁201.A与201.B，且其中至少有2个平行腔壁能够在垂直所述平行腔壁的方向运动，所述质量减振器空腔201可以有以下几种实现方式：

第一种：如图3所示，所述质量减振器空腔301由橡胶等类似弹性材料制成，在挤压2个平行腔壁301.A与301.B时，质量减振器空腔的平行腔壁301.A与301.B在压力的作用下，能够在垂直所述平行腔壁的方向运动；

第二种：如图4所示，所述质量减振器空腔401由金属等类似刚性材料制成，其中，所述质量减振器空腔包括两个凹槽：2个平行的底面与其侧面各自构成的独立凹槽，其中2个平行底面为所述平行腔壁401.A与401.B；两个凹槽连接组成一个完整的质量减振器空腔401，且其中一个凹槽可接入另一个凹槽，相互咬合，在挤压2个平行底面时，两个凹槽能够在垂直所述平行底面的方向作咬合运动。

在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，在所述质量减振器空腔与所述质量体的直接接触面装有摩擦元件208，所述摩擦元件具体采用库伦摩擦元件，其中，该摩擦元件208可以装载所述质量减振器空腔内壁的直接接触面上，也可以安装在质量体的直接接触面上。

在所述质量减振器中，所述质量体具体可以采用金属件；所述弹簧具体可以采用小型螺旋弹簧，所述阻尼器具体可以采用粘性阻尼元件。

本发明还提供一种质量减振器检测方法，参见图5，该方法包括：

预估质量减振器参数步骤S501、质量减振器第一检测步骤S502和质量减振器第二检测步骤S503；

所述预估质量减振器参数步骤S501包括：

S501.1、计算动力总成各部件特性，得到其特征模态；

其中，计算动力总成各部件特性可以采用NASTRAN等CAE软件工具进行计算，所述特征模态包括固有频率、阻尼比、模态振型；

S501.2、计算动力总成至车架和动力总成至车身的传递特性；

其中，计算动力总成至车架和动力总成至车身的传递特性可以采用NASTRAN等CAE软件工具进行计算，所述传递特性包括传递率和频率响应函数。

S501.3、根据所述特征模态和所述传递特性，估算所述质量减振器的质量参数一。

所述质量减振器第一检测步骤S502包括：

S502.1、模拟包括有质量减振器空腔、质量体、弹簧和阻尼器的质量减振器，得到所述质量减振器的质量参数二；

S502.2、判断所述质量参数一与所述质量参数二是否匹配，若未匹配，则返回所述质量减振器不合格信息，若匹配，则进入所述质量减振器第二测试步骤；

其中，模拟所述质量减振器，具体可以采用OPTIMUS优化设计软件对质量减振器的弹性、阻尼等质量参数进行模拟、匹配。

所述质量减振器第二检测步骤S503包括：

S503.1、模拟加装所述质量减振器后的动力总成，判断加装所述质量减振器后的动力总成性能是否满足减振要求，返回检测结果；

其中，所述测试加装所述质量减振器后的动力总成，具体可以采用Dewetron等类似数据采集系统对加装所述质量减振器后的动力总成的NVH特性进行物理试验测试，也可以采用SYSNOISE、ANSYS等CAE软件工具进行虚拟试验测试。

在本发明的又一个优选实施例中，在返回所述质量减振器不合格信息之后，还包括：

计算加装所述质量减振器后的动力总成各部件特性，得到其特征模态；

计算加装所述质量减振器后的动力总成至车架和加装所述质量减振器后的动力总成至车身的传递特性；

根据所述特征模态和所述传递特性，估算所述质量减振器待弥补的质量参数三，返回所述质量参数三。

在该优选实施例中，对加装所述质量减振器后的动力总成各部件特性、动力总成至车架和动力总成至车身的传递特性进行重新计算，可进一步确定目前的质量减振器与满足减振要求的质量减振器之间的差距，估算出更加精确的所述质量减振器待弥补的质量参数三，对后续配件选型步骤选择合适配件具有匹配优化作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种质量减振器，其特征在于，安装在动力总成与车架之间，包括：

质量减振器空腔，所述质量减振器空腔至少有2个平行的腔壁，且其中至少有2个平行的腔壁能够在垂直所述平行腔壁的方向运动；

质量体，所述质量体置于所述质量减振器空腔内，且所述质量体能够在垂直所述运动的平行腔壁的方向运动；

弹簧，所述弹簧至少为两个，分别安装在所述质量体相对的两侧，其中一端固定在所述运动的平行腔壁上，另一端固定在所述质量体朝向所述运动的平行腔壁的一端，且所述弹簧安装后与所述运动的平行腔壁垂直；

阻尼器，所述阻尼器至少为一个，安装在任意所述弹簧的同侧，所述阻尼器一端固定在所述运动的平行腔壁上，另一端固定在所述质量体朝向所述运动的平行腔壁的一端，且所述阻尼器安装后与所述运动的平行腔壁垂直。

2.根据权利要求1所述的质量减振器，其特征在于，所述质量减振器空腔与所述质量体的直接接触面装有摩擦元件。

3.根据权利要求2所述的质量减振器，其特征在于，所述摩擦元件具体为库伦摩擦元件。

4.根据权利要求1所述的质量减振器，其特征在于，所述质量体具体为金属件。

5.根据权利要求1所述的质量减振器，其特征在于，所述弹簧具体为小型螺旋弹簧。

6.根据权利要求1所述的质量减振器，其特征在于，所述阻尼器具体为粘性阻尼元件。

7.一种质量减振器检测方法，其特征在于，包括：

预估质量减振器参数步骤、质量减振器第一检测步骤和质量减振器第二检测步骤；

预估质量减振器参数步骤包括：

计算动力总成各部件特性，得到其特征模态；

计算动力总成至车架和动力总成至车身的传递特性；

根据所述特征模态和所述传递特性，估算所述质量减振器的质量参数一；

所述质量减振器第一检测步骤包括：

模拟包括有质量减振器空腔、质量体、弹簧和阻尼器的质量减振器，得到所述质量减振器的质量参数二；

判断所述质量参数一与所述质量参数二是否匹配，若未匹配，则返回所述质量减振器不合格信息，若匹配，则进入所述质量减振器第二测试步骤；

所述质量减振器第二检测步骤包括：

模拟加装所述质量减振器后的动力总成，若加装所述质量减振器后的动力总成性能未满足减振要求，则返回所述质量减振器不合格信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在返回所述质量减振器不合格信息之后，还包括：

计算加装所述质量减振器后的动力总成各部件特性，得到其特征模态；

计算加装所述质量减振器后的动力总成至车架和加装所述质量减振器后的动力总成至车身的传递特性；

根据所述特征模态和所述传递特性，估算所述质量减振器待弥补的质量参数三，返回所述质量参数三。

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